Прислать материал
14.628.21.0005
Научная новизна заключается в разработке принципиально новых методов моделирования турбулентности на основе схем высокого порядка точности. Получаемые результаты не имеют аналогов в мировой литературе.
Метод исследования базируется на применении программного кода, разработанного ЦАГИ в рамках метода Галеркина с разрывными базисными функциями высокого порядка точности. В основе метода лежит использование реконструкции потоковых членов, которая выполняется с применением консервативных переменных. Вследствие этого упрощена формулировка метода и получена компактная запись для нестационарных потоков. Градиенты параметров для вычисления диффузионных потоков рассчитываются с применением метода Bassi-Rebay-2. При реализации схемы обеспечено точное интегрирование по объемам и поверхностям ячеек сетки. Разработанная программа предназначена для суперкомпьютера с числом ядер вплоть до 100 тысяч. К настоящему времени проведено моделирование вихря Тэйлора-Грина, которое показало, что полученные результаты превосходят по точности имеющиеся зарубежные аналоги. Начаты работы по моделированию обтекания периодических холмов. Построена предварительная модель вихревого следа за самолетом, позволившая изучить нелинейные эффекты, которые возникают после касания вихрей в следе. Подготовлены и выполнены экспериментальные исследования, которые дали валидационные данные для оценки точности расчета турбулентных струй двухконтурных сопл гражданских самолетов.
– Реализованный в виде программного однонитевого кода метод Галеркина четвертого порядка точности с разрывными базисными функциями оказался эффективнее в 2 раза, чем аналогичный код, разработанный в рамках проекта IDIHOM, признанного наилучшим инновационным проектом Европейского Союза в 2014 году.
– Разработанная программа для компьютера с разделяемой памятью оказалась в 1.2 раза более эффективной, чем аналогичная программа, разработанная иностранным партнером.
– Предварительные расчеты показали, что для расчета вихря Тэйлора-Грина необходимо применять схемы повышенного порядка точности.
- Сделан первый шаг к решению задачи разрушения вихревого следа за самолетом в турбулентной атмосфере.
Рекомендации по внедрению: разработанная программа готова к тестированию совместно с иностранным партнером
Область применения: суперкомпьютерные расчеты нестационарных вихревых течений.
В дальнейшем предстоит переход к выполнению промышленно важных расчетов по оценке воздействия вихревой пелены на экологическую обстановку и безопасность полетов в окрестности региональных аэропортов.